接触法による有害有機ハログン化合物発生抑制機能を賦与したごみ焼却炉壁開発の試み

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本研究の具体的課題として、1.高耐久性の焼却炉用炉材の探索・開発と 2.これに触媒活性物質の担持などによって、実用レベルの有機ハロゲンの燃焼分解触媒にもっていくこと設定した。1.については炭化ケイ素セラミックス(SiC)にCaとAlを共添加してSiC上の非晶質シリカを相転移しにくいβ-クリストバライト結晶膜に転化し、加熱・冷却を繰り返しても亀裂を生じず、かつ800℃以上ではHClガスに浸食されない高耐久性の材料であることを明らかにした(平成12)。これに、TiO_2を担持したものは有機塩素化合物のよい分解触媒となった。優れた炉材であるSiCの欠点はHFに弱いことである。病院付設の焼却炉では廃ガス1m^3当たり1〜10mgの有機フッ素化合物由来のHFが放出されるとされており、都市ごみ全般でもこれから徐々に有機フッ素系のものが多くなると予想される。有機フッ素化合物はオゾン層の破壊に関与する有害ガスであり、触媒などで分解する必要がある。有機フッ素化合物の分解にはγ-アルミナのような遷移アルミナが高い触媒活性を示す。高温で稼働する炉では炉材としてα-アルミナを使うがこれは触媒活性がほとんど無い。普通の遷移アルミナを炉材に使った場合、長期間の稼働でα-アルミナに変質する。α-アルミナに変質しにくい遷移アルミナはサイズの大きいカチオンをアルミナ中に均一にドープすれば調製できることを見いだした(平成11年)。CF_4分解反応において、Ceをドープしたγ-アルミナは調査した約10種類の触媒の中で最高活性を示し反応中の失活はほとんどなかった。遷移アルミナ前駆体であるベーマイトの水熱合成法、その層間への金属イオンのインターカレーションなどについては、まもなく論文として発表される。このほか、比較的高表面積(60m^2/g)のマグネシアスピネル耐火物の試作にも成功した。